DE2458037A1 - Heat resistant nonwoven fabrics of aromatic polymer fibres - bonded with material of same compsn - Google Patents
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Abstract
Description
Hochtemperaturbeständiger Vliesstoff und Verfahren zu seiner Herstellung.High temperature resistant nonwoven fabric and process for its manufacture.
Die Erfindung betrifft einen hochtemperaturbeständigen Vliesstoff aus gebundenen synthetischen Stapel- und/oder Endlosfasern und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The invention relates to a high temperature resistant nonwoven fabric made of bound synthetic staple and / or continuous fibers and a method to its manufacture.
Der Vliesstoff zeichnet sich durch eine besonders gute Dauertemperaturbeständigkeit aus, wie sie für zahlreiche Anforderungen, z.B. auf dem Elektro-Isolationssektor erwünscht ist.The nonwoven is characterized by a particularly good long-term temperature resistance as they are for numerous requirements, e.g. in the electrical insulation sector is desirable.
Es ist bekannt, Vliesstoffe auf dem Elektro-Isolationssektor, z.B. als Trägermaterial filr Isolationsharze einzusetzen.It is known to use nonwovens in the electrical insulation sector, e.g. to be used as a carrier material for insulation resins.
Dazu werden üblicherweise Vliesstoffe verwendet, die aus loog Polyesterfasern bestehen. Diese werden zur späteren Weiterverarbeitung in Form von sogenannten Prepregs eingesetzt. Dies bedeutet, daß sie mit einem reaktiven Isolationsharz, meist auf Basis von Epoxiden und Polyimiden, getränkt werden und das Harz durch eine Wärmebehandlung in den sogenannten B-Zustand überführt wird. In diesem Zustand ist das Harz noch nicht vollständig ausgehärtet.For this purpose, nonwovens are usually used, which are made from loog polyester fibers exist. These are then used for further processing in the form of so-called prepregs used. This means that they are reactive with a Insulation resin, mostly based on epoxides and polyimides, are soaked and the resin through a heat treatment is converted into the so-called B-stage. In this condition the resin is not yet fully cured.
Die vollständige Aushärtung erfolgt erst nach Einbau z.B. in einen Transformator oder einen Elektromotor.Complete curing only takes place after installation, e.g. in a Transformer or an electric motor.
Es kann aber auch sein, daß der Vliesstoff ohne vorherige Tränkung verarbeitet wird und erst danach zur Erzielung der Isolationseigenschaften mit einem der vorstehend genannten Harze beträufelt wird. Solange beim späteren 0 Betrieb Dauertemperaturen von maximal 165 C nicht überschritten werden, sind solche Vliesstoffe in Kombination mit Isolierharzen mit großer Sicherheit als Isolatorenmaterial verwendbar.But it can also be that the nonwoven fabric without prior impregnation is processed and only then to achieve the insulation properties with a the above resins is drizzled on. As long as the later 0 operation Nonwovens are such nonwovens in combination with insulating resins, it can be used as an insulating material with great reliability.
Die steigenden Anforderungen auf dem Elektroisolationssektor machen die Suche nach geeigneten Isolationsmaterialien höherer Beständigkeit, insbesondere höhere Dauerteinperaturbeständigkeit notwendig. Es müssen in steigendem Maße Isolationsmaterialien verarbeitet werden, die gegen Dauertemperaturen bis zu 250 cc beständig sind.Make the increasing demands on the electrical insulation sector the search for suitable insulation materials of higher resistance, in particular higher permanent temperature resistance necessary. Increasingly, insulation materials are required that are resistant to permanent temperatures of up to 250 cc.
Die Beständigkeit gegen kurzfristige Temperatureinwirkungen soll dabei noch höher liegen, zweckmäßig bis zu einem 0 Bereich von etwa 350° C. Innerhalb des vorstehend angegebenen Temperaturbereiches sind z.B. Feinstglasgewebe und Papiere auf Basis von Polyarylamiden einsetzbar. Derartige Produkte sind jedoch meist nicht in dem erforderlichen Maße gleichmäßig strukturiert und oft zuzüglich zu dick.The resistance to short-term temperature effects should thereby are even higher, expediently up to a range of about 350 ° C. Within of the temperature range specified above are, for example, ultra-fine glass fabrics and papers Can be used on the basis of polyarylamides. However, such products are usually not evenly structured to the required extent and often too thick.
eben der erhöhten Temperaturbeständigkeit sind auch geringe Dicken unter 200 xU, vorzugsweise von etwa 30 bis 80/u -erwünscht. Um eine optimale Isolierung auch bei Hochspannungen zu garantieren, soll das Isolationsharz sehr gleichmäßig von dem als Träger dienenden Vliesstoff aufgenommez werden. Dies ist bei den bisher bekannten Materialien nicht der Fall. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hochtemperaturbeständiges und dabei dünnes gebundenes Vlies von sehr gleichmäßiger Porosität zu entwickeln.just the increased temperature resistance are also small thicknesses below 200 xU, preferably from about 30 to 80 / u -desired. For optimal insulation To guarantee even at high voltages, the insulation resin should be very even taken up by the nonwoven fabric serving as a carrier will. this is not the case with the materials known up to now. The invention therefore lies the underlying task is a high temperature resistant and thin bonded Develop fleece of very uniform porosity.
Erfindungsgemäß wird ein hochtemperaturbeständiger Vliesstoff aus gebundenen synthetischen Stapel- und/oder Endlosfasern vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stapel- und/oder Endlosfasern aus einem bis zu etwa 3500 C temperaturbeständigen und bei wenigstens 200 bis 2500 C dauerbeständigen Polyarylamid, Polyarylimid, Polyarylester und/oder Polyarylanhydrid bestehen, die mit einem ebenfalls bei wenigstens 200 bis 2500 C dauertemperaturbeständigen Bindemittel versehen sind, dessen Zusammensetzung derjenigen der Fasern entspricht. Fasern und Bindemittel bestimmen somit in ihrer Zusammensetzung und ihren Eigenschaften, insbesondere auch in ihrer Temperaturbeständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen sehr weitgehend überein Als besonders geeignet haben sich Polyarylamide erwiesen, die durch Kondensation aus Isophthalsäure und m - Phenylen - Diamin erhalten werden und bis zu etwa 35 0 C gegenüber kurzzeitigen Temperatureinwirkungen beständig sind. Die Dauertemperaturbeständigkeit liegt dabei sicher im Bereich von etwa 200 bis 250° C. Hierbei sind insbesondere solche Polyarylamide zweckmäßig, deren Molekulargewicht innerhalb des Bereichs von etwa 20 000 bis 70 ooo liegt. Das Bindemittel weist im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung auf. Fasern und Bindemittel passen sich somit hinsichtlich ihrer Eigenschaften in optimaler Weise aneinander und an die gestellten Anforderungen an.According to the invention, a high temperature resistant nonwoven fabric is made from Bound synthetic staple and / or continuous fibers proposed that thereby is characterized in that the staple and / or continuous fibers from one up to about 3500 C temperature resistant and at least 200 to 2500 C permanent Polyarylamide, polyarylimide, polyaryl ester and / or polyarylanhydride exist that with a binding agent which is also permanently temperature-resistant at at least 200 to 2500 C. are provided, the composition of which corresponds to that of the fibers. Fibers and In particular, binders determine their composition and their properties also in their temperature resistance and resistance to external factors Influences largely matched. Polyarylamides have proven to be particularly suitable proven to be obtained by condensation from isophthalic acid and m-phenylene-diamine and up to about 35 0 C to short-term temperature effects resistant are. The long-term temperature resistance is certainly in the range of around 200 up to 250 ° C. In particular, those polyarylamides whose molecular weight is within the range of about 20,000 to 70,000. The binder has im essentially the same composition. Fibers and binders adapt to each other thus in terms of their properties in an optimal way to each other and to the made requirements.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Vliesstoffe erfolgt derart, daß zunächst in an sich bekannter Weise auf trockenem oder nassem Wege ein Vlies aus den hochtemperaturbeständigen Fasern abgelegt wird, das dann mit der Lösung oder Dispersion des hinsichtlich seiner Zusammensetzung den Fasern angepaßten Bindemittels versetzt wird. Das Bindemittel wird anschließend durch Ausfällen oder durch Koagulation abgeschieden und thermisch gehärtet, wobei der so gebildete Vliesstoff zweckmäßig durch Kalandrieren nachbehandelt wird. Das Bindemittel kann nach einem weiteren ebenfalls als zweckmäßig erachteten Verfahren auf das lose Vlies aufgedruckt und dann unter Anwendung von Hitze und Druck ausgehärtet werden. Druck und Temperatur sind während der Verdichtung so einzustellen, daß die kristalline Struktur von Fasern und Bindemitteln erhalten bleiben. Beide Parameter sind gegebenenfalls anhand von einfachen Vorversuchen zu ermitteln.The nonwovens according to the invention are produced in such a way that that first a fleece in a manner known per se on the dry or wet route from the high-temperature-resistant fibers is deposited, which then with the solution or dispersion of the binder whose composition is matched to the fibers is moved. The binder is then produced by precipitation or by coagulation deposited and thermally cured, the nonwoven fabric thus formed being expedient is post-treated by calendering. The binder can after a further also as expedient method is printed on the loose fleece and then cured using heat and pressure. Pressure and temperature are to be adjusted during compaction so that the crystalline structure of fibers and binders are retained. Both parameters are possibly based on to determine simple preliminary tests.
Bei der Abscheidung des Bindemittels durch Ausfällen oder Koagulieren wird das mit dem Bindemittel imprägnierte Vlies durch ein Wasserbad geführt oder der Einwirkung eines solchen Lösungsmittels ausgesetzt, das die Abscheidung oder Koagulation des Bindemittels bewirkt.During the separation of the binding agent by precipitation or coagulation the fleece impregnated with the binding agent is passed through a water bath or exposed to the action of such a solvent that the deposition or Causes coagulation of the binder.
Auch hier läßt sich die optimale Temperatur bzw. das optimale Lösungsmittel gegebenenfalls in Abhängigkeit von der eingesetzten Faserart durch geeignete Vorversuche ermitteln.Here, too, the optimal temperature or the optimal solvent can be found if necessary, depending on the type of fiber used, by means of suitable preliminary tests determine.
Vliesstoffe sehr hoher Festigkeit erhält man durch Imprägnieren oder Tränken eines Vlieses aus Polyarylamidstapelfasern mit der Lösung aus vergleichbaren Polyarylamiden. Um die Bindung der Einzelfasern zu erzielen ist es nötig, das verwendete Lösungsmittel in möglichst schonender Weise zu entfernen. Beim VerdamDfen des Lösungsmittels könnte beispielsweise eine Schädigung der Polyarylamidfasern durch das verdamDfende Lösungsmittel bei erhöhter Temperatur eintreten, wobei die Verwendung des Vliesstoffes als Isolationsmaterial eingeschränkt würde. Es hat sich deshalb als zweckmS erwiesen, das in der beschriebenen Art vorgebundene Vlies in ein Fällbad, z.B. ein Wasserbad, einzufilhren.Very high strength nonwovens are obtained by impregnation or Soaking a fleece made of polyarylamide staple fibers with the solution from comparable Polyarylamides. To achieve the binding of the individual fibers it is necessary, to remove the solvent used as gently as possible. When evaporating the solvent could, for example, damage the polyarylamide fibers enter through the vaporizing solvent at elevated temperature, the Use of the nonwoven as an insulation material would be restricted. It has Therefore, it has been shown to be expedient to use the pre-bonded fleece in the described manner in introduce a precipitation bath, e.g. a water bath.
Es hat sich gezeigt, daß die sonst sehr reaktionsträgen Folyarylamidfasern durch das im Wasser ausfallende Polyarylamid als Bindemittel so gut gebunden werden, daß Festigkeiten resultieren, die ein mehrfaches dessen betragen, was sonst bei bisher üblichen Vliesstoffen entsprechender Gewichtsklassen bekannt ist. Das in dem System Lösungsmittel und Wasser ausfallende Polyarylamid schlägt sich auf den Fasern nieder und bewirkt die Bindung.It has been shown that the otherwise very inert folyarylamide fibers are so well bound by the polyarylamide precipitating in the water as a binder, that strengths result that are several times that of what otherwise hitherto customary nonwovens of corresponding weight classes is known. This in The polyarylamide precipitating in the solvent and water system affects the Fibers down and causes the bond.
Nach dem Entfernen des Wassers und eventuell vorhandener restlicher Lösungsmittelmengen wird der Vliesstoff zwischen heißen Kalanderwalzen geglättet. Dabei findet die Umwandlung des ausgefallenen amorphen Polyar«!lamids in den kristallinen Zustand statt. Gleichzeitig wird durch den Kalandrierprozeß die für eine optimale und gleichmäßige Harzaufnahme notwendige Struktur geschaffen. Es ist möglich, statt Wasser zur Ausf'Ilung auch andere, mit dem verwendeten Lösungsmittel mischbare Flüssigkeiten oder Lösungsmittel zu verwenden.After removing the water and any remaining water The nonwoven fabric is smoothed between hot calender rolls with a large amount of solvent. The amorphous polyamide which has precipitated is converted into the crystalline one State instead. At the same time, the calendering process ensures optimum and even resin absorption created the necessary structure. It is possible instead Water for precipitation also other liquids that are miscible with the solvent used or solvents.
Beispiel li Man bereitet eine Lösung aus 87,5 r Dimethylformamid (DMF), 2,5 g LiCl und lo g Folyarylamid mit einem MG von ca.Example li A solution of 87.5 r dimethylformamide (DMF) is prepared, 2.5 g LiCl and lo g folyarylamide with a MW of approx.
50.ooo beständig bis ca. 350° C.50, ooo resistant up to approx. 350 ° C.
Das mitverwendete LiCl dient als Katalysator während des Löseprozesses; mit DMF allein würde man lediglich eine leichte Quellung des Polyarylamids erreichen. Mit dieser Lösung-wird ein Vlies aus 30 g/m2 Polyarylamidfasern getränkt. Der Titer der verwendeten Fasern ist 1,7 dtx und die Schnittlänge 50 mm. Die Naßaufnahme beträgt 500 %, so daß sich nach der Trocknung ein Endgewicht von 45 g/m2 bei Verwendung einer 10%gen Lösung ergibt. Das so getränkte Vlies wird sofort nach der Imprägnierung in ein Wasserbad gefahren. Dabei fällt das Polyarylamid aus der Lösung aus und schlägt sich auf den Fasern nieder. Das DMF geht zusammen mit dem zur Lösung als Katalysator verwendeten LiCl in das Wasserbad. Bei Anwendung eines Gegenstromverfahrens kann so aus dem vorgebundenen Vlies das Lösungsmittel DMF und LiCl vollständig ausgewaschen werden. Dies ist für die spätere Verwendung als Isolationsmaterial sehr wichtig. Im weiteren Fortgang des Verfahrens wird das Wasser abgequetscht und durch Trocknung das Restwasser entfernt. Dabei erhält man ein relativ voluminöses, sehr offenporiges und steifes Material, das in vielen Fällen bereits in dieser Form verwendet werden kann. Beim Kalandrieren bei 2000C erfolgt die bereits erwähnte Umwandlung vom amorphen in den kristallinen Zustand und man erhält anschließend den für die Anwendung als Isolationsmaterial geeigneten Vliesstoff sehr gleichmäßiger Dicke und Porosität. Die Dicke beträgt bei 2 einem Endgewicht von 45 g/m ca. So bis 55 /u.The LiCl used serves as a catalyst during the dissolution process; only a slight swelling of the polyarylamide would be achieved with DMF alone. A fleece made of 30 g / m2 polyarylamide fibers is impregnated with this solution. The titer of the fibers used is 1.7 dtx and the cut length 50 mm. The wet pick-up is 500%, so that after drying there is a final weight of 45 g / m2 when using a 10% solution yields. The so-soaked fleece is immediately after impregnation driven into a water bath. The polyarylamide precipitates out of the solution and hits settle down on the fibers. The DMF goes together with the to dissolve as a catalyst used LiCl in the water bath. When using a countercurrent process, so the solvent DMF and LiCl are completely washed out of the pre-bonded fleece will. This is very important for later use as an insulation material. As the process continues, the water is squeezed off and dried the remaining water is removed. This results in a relatively voluminous, very open-pored and stiff material, which in many cases are already used in this form can. When calendering at 2000C, the already mentioned conversion from amorphous takes place in the crystalline state and one then obtains the for use as Insulation material suitable nonwoven fabric of very uniform thickness and porosity. With a final weight of 45 g / m, the thickness is approx. So to 55 / u.
Beispiel 2: Analog zu Beispiel 1 kann die Bindung des Faservlieses auch durch Aufdrucken oder Aufsprühen der Polyarylamidlösung erfolgen. Dabei muß auf die zur Verarbeitung günstige Viskosität, die durch die Mnzentration des gelösten Polyarylamids gesteuert werden kann, geachtet werden.Example 2: The binding of the fiber fleece can be analogous to Example 1 can also be done by printing or spraying the polyarylamide solution. It must on the viscosity, which is favorable for processing, which is determined by the concentration of the dissolved Polyarylamides can be controlled, be respected.
Die weitere Abarbeitung entspricht dem Beispiel 1.The further processing corresponds to example 1.
Dabei können je nachdem ob gesprüht oder bedruckt wird, Vliesstoffe verschiedener Porosität erhalten werden.Depending on whether it is sprayed or printed, nonwovens can be used different porosity can be obtained.
Beispiel 3: Statt in Wasser kann auch in Trichloräthylen (Tri) oder anderen mit DMF mischbaren Lösungsmitteln ausgefällt werden.Example 3: Instead of water, trichlorethylene (Tri) or other solvents miscible with DMF are precipitated.
In allen Fällen ist es wichtig, daß das DMF und LiCl aus dem Vlies entfernt wird. Die Struktur der erhaltenen Vliese kann je nach Ausfällungsmedium etwas verschieden sein.In all cases it is important that the DMF and LiCl from the fleece Will get removed. The structure of the nonwovens obtained can vary depending on the precipitation medium be slightly different.
Verwendet man mit Wasser nicht mischbare Lösungsmittel, z.B. Trichloräthylen, so befindet sich das LiC1 in dem System DMF - Tri - LiCl im DMF. Leitet man dieses Gemisch durch Wasser, so kann das Tri freigesetzt und wieder dem Prozeß zugeführt werden. Vom Gemisch Wasser - DMF- LiC1 wird das Wasser abdestilliert und das im Rückstand verbleibende DMF + LiC1 im Kreislauf wieder zur Auflösung neuen Polyarylamids verwendet.If you use water-immiscible solvents, e.g. trichlorethylene, so the LiC1 is in the DMF - Tri - LiCl system in the DMF. One directs this Mixing with water, the tri can be released and fed back into the process will. The water is distilled off from the mixture of water - DMF-LiC1 and the im Remaining DMF + LiC1 in the circuit again to dissolve new polyarylamide used.
Die Ausfällung kann erreicht werden, solange die Konzentration des DMF im Fällbad 50 - 60 % nicht übersteigt.Precipitation can be achieved as long as the concentration of the DMF in the precipitation bath does not exceed 50 - 60%.
Mit der Konzentration des DMF im Fällbad können auch die Eigenschaften des fertigen Vlieses hinsichtlich Struktur und Porosität beeinflußt werden.With the concentration of DMF in the precipitation bath, the properties of the finished fleece can be influenced in terms of structure and porosity.
Beispiel 4: Man bereitet analog Beispiel 1 ein Vlies aus hochtemperaturbeständigen Fasern auf Basis von Polyarylamid, Polyimid Polyesterimid u.ä. und imprägniert, tränkt oder bedruckt dieses mit der Lösung eines hochtemperaturbeständigen Harzes, z.B. einem Polyimidharz, das in einem geeigneten Lösungsmittel z.B. N-Methylpyrrolidon, gelöst ist. Nach Entfernen des Lösungsmittels kann bei höherer Temperatureinwirkung in Verbindung mit einem Kalanderprozeß die Aushärtung des Harzes und damit die Vliesbindung erfolgen. Auch damit können hochtemperaturbeständige Vliese, geeignet für Temperaturen von 1650 bis ca. 3 C, erhalten werden.Example 4: As in Example 1, a fleece is prepared from high-temperature resistant Fibers based on polyarylamide, polyimide, polyesterimide, etc. and impregnated, soaks or prints this with a solution of a high-temperature-resistant resin, e.g. a polyimide resin which, in a suitable solvent, is e.g. N-methylpyrrolidone, is resolved. After removing the Solvent can be used at higher temperatures in connection with a calender process the hardening of the resin and thus the fleece bond take place. This can also be used to create high-temperature-resistant nonwovens, suitable for temperatures from 1650 to approx. 3 C.
Claims (9)
Priority Applications (3)
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| DE19742458037 DE2458037A1 (en) | 1974-12-07 | 1974-12-07 | Heat resistant nonwoven fabrics of aromatic polymer fibres - bonded with material of same compsn |
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| Country | Link |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2635098A1 (en) * | 1976-08-04 | 1978-02-09 | Ver Seidenwebereien Ag | Coated aromatic polyamide textile fabrics - with fluorocarbon, polyimide or polyester-urea coating, useful as tank linings and for balloons, inflatable boats etc. |
| WO1994025659A1 (en) * | 1991-12-30 | 1994-11-10 | Kem-Wove, Incorporated | Laminated fabric material, nonwoven textile product and methods |
| RU2140472C1 (en) * | 1996-05-15 | 1999-10-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт нетканых материалов" | Fire-protective nonwoven material |
-
1974
- 1974-12-07 DE DE19742458037 patent/DE2458037A1/en active Pending
-
1975
- 1975-12-05 JP JP50145849A patent/JPS5182078A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2635098A1 (en) * | 1976-08-04 | 1978-02-09 | Ver Seidenwebereien Ag | Coated aromatic polyamide textile fabrics - with fluorocarbon, polyimide or polyester-urea coating, useful as tank linings and for balloons, inflatable boats etc. |
| WO1994025659A1 (en) * | 1991-12-30 | 1994-11-10 | Kem-Wove, Incorporated | Laminated fabric material, nonwoven textile product and methods |
| RU2140472C1 (en) * | 1996-05-15 | 1999-10-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт нетканых материалов" | Fire-protective nonwoven material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5182078A (en) | 1976-07-19 |
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